基于ADAMS的大型反铲挖泥船水下破岩作业的结构动力学研究

摘要

液压破碎锤作为应用场合众多的工程机械装备——挖掘机的一个常用辅助装置，在各种工程作业中担任着极其重要的作用。在城市建设方面，配备了液压破碎锤挖掘机清除废弃的钢筋混凝土等常规设备难以拆除的障碍物有着极高的效率；在矿山作业方面，液压破碎锤凭借其安全高效的优势在无爆采矿以及选择性采矿方面的应用越来越普遍；但是在港口航道疏浚方面，破除水下岩石、珊瑚礁等坚硬障碍物的众多施工案例中，基本没有应用液压破碎锤进行作业施工的具体案例。对常规的标准系列化的挖掘机配备液压破碎锤，只需按照标准公式，套用挖掘机的相关技术参数进行计算，即可选取到合适的液压破碎锤。但是，本课题的研究对象是大型反铲挖泥船上装备的挖泥机——BA1100反铲挖泥机，是非标产品。因此，在对该大型反铲挖泥船进行液压破碎锤选型时，有必要进行相关方面的理论论证。 本文以为某单位的大型反铲挖泥船上的反铲式挖泥机为研究对象，针对反铲式挖泥机进行水下破岩作业的载荷分析计算、挖泥机臂架系统（包含液压破碎锤）的三维模型和有限元模型的建立、对典型工况下的臂架系统进行强度、模态和动力学仿真分析，为挖泥船配备液压破碎锤的改造提供理论基础和参考。论文主要研究工作如下： (1)根据美国石油学会（API）的《海上平台起重机规范》和GB/T3811-2008《起重机设计规范》，对反铲式挖泥机配备液压破碎锤在五种典型工况下所受到的载荷进行分析，确定载荷组合。分析确定液压破碎锤破岩作业时对臂架系统的冲击载荷。 (2)结合反铲挖泥机臂架系统的施工图纸，在适当简化的前提下，建立反铲挖泥机臂架系统模型：利用三维建模软件Solidworks建立反铲挖泥机臂架系统三维立体模型；利用ANSYS建立反铲挖泥机臂架系统有限元模型。 (3)利用ANSYS对反铲挖泥机机破岩作业工况进行静强度、模态分析。 (4)联合ANSYS、MSC.ADAMS建立配备了液压破碎锤的反铲挖泥机臂架系统的刚柔耦合的虚拟样机模型，进行反铲挖泥机臂架系统动力学的仿真分析。 本文的研究涉及的理论和方法可以为将来有这方面类似的工程项目的研究提供一定的参考价值。

目录

声明

第1章 绪论

1.1课题研究背景

1.2课题研究的目的与意义

1.3与课题有关的国内外研究现状与发展动态

1.4课题主要研究内容

第2章 反铲挖泥机加装液压破碎锤构造原理

2.1反铲挖泥船介绍

2.2液压破碎锤概述与工作原理

2.3反铲挖泥机加装液压破碎锤构造原理

2.4本章小节

第3章反铲挖泥机臂架系统有限元分析

3.1有限元分析方法概述

3.2模态分析概述

3.3反铲挖泥机臂架系统结构有限元分析

3.4 反铲挖泥机臂架系统结构模态分析

3.5本章小节

第4章反铲挖泥机臂架系统刚柔耦合动力学仿真分析

4.1基于ADAMS的虚拟样机技术理论

4.2 ADAMS柔性体的实现方法

4.3 挖泥机臂架系统虚拟样机的建立

4.4反铲挖泥机臂架系统刚柔耦合动力学仿真及分析

4.5 本章小结

第5章 总结与展望

5.1研究总结

5.2研究展望

致谢

参考文献

硕士期间参加的科研项目及学术成果